Использование пробников для анализа сигналов в полосе пропускания до 13 ГГц

В прошлом году цифровые осциллографы реального времени сделали уверенный шаг в мир высокочастотных измерений, перешагнув порог двухзначного (в гигагерцах) уровня полосы пропускания. Теперь стало возможным в режиме реального времени оцифровывать сигналы до 13 ГГц. Правильная методология использования пробников для таких высоко-скоростных сигналов — это ключевая задача инженеров

Agilent Technologies в 2002 году представила инновационную высокоскоростную архитектуру активных пробников — серию пробников InfiniiMax с полосой пропускания до 7 ГГц. Данные пробники стали первыми, использующими топологию контролируемой линии, которая позволила достичь нового уровня технических характеристик, при этом оставшись удобной в пользовании. А в 2004-м Agilent выпустила на рынок серию InfiniiMax II с полосой пропускания до 13 ГГц и, по сути, сделала технологию InfiniiMax стандартом для высокоскоростных активных пробников в осциллографии. Эти пробники также находят применение для стробоскопических осциллографов, анализаторов спектра и анализаторов цепей — то есть обеспечивают достаточно большую гибкость при работе с ними. Новая топология предлагает следующие виды пробников (рис. 1).

Впаиваемая головка пробника

Эта головка пробника (рис. 2) обеспечивает полупостоянное присоединение к источнику тестируемого сигнала припаиванием никелированного проводника диаметром 0,005 или 0,007 дюйма.

Преимущества: данный тип головки обеспечивает очень надежное подключение к часто измеряемым сигналам. Усилители пробников можно легко отсоединить от головки и оставить ее прикрепленной к тестируемому устройству до тех пор, пока не возникнет необходимости вновь измерить сигнал. Благодаря таким преимуществам это самый распространенный вид головки пробника.

Недостатки: требует обеспечения легкого доступа для микроскопической паяльной станции, чтобы припаять головку пробника в первый раз. Без паяльной станции головку нельзя переместить или снять.

Замечание: не все из доступных на рынке головок пробников этого типа обеспечивают всю заявленную полосу пропускания, высокую степень равномерности АЧХ, достаточную длину головки пробника и изменяемый угол положения головки. На все указанные характеристики следует обращать внимание, поскольку они очень сильно влияют на точность измерений и удобство работы.

Головка-браузер (щуп)

Этот тип головки пробника (рис. 2) разработан так, что саму головку направляет держатель пробника и с его помощью пробник можно перемещать с одной точки тестируемого устройства на другую. Для работы используется более эластичный стальной проводник диаметром 0,007 дюйма.

Достоинства: головка позволяет быстро тестировать сигналы в нескольких разных точках. Для ее применения не требуется ни паяльная станция, ни какие-либо соединители в тестируемой системе. Опытный пользователь также может быстро тестировать сигналы, перемещая пробник вручную.

Недостатки: использование держателя пробника или удерживание его рукой приводит к менее надежному контакту головки пробника с источником сигнала, в том числе из-за возможного движения самого тестируемого устройства (например, коллега случайно толкнул стол). Присоединение к уже измеренному ранее сигналу требует ровно столько же усилий, сколько и в первый раз.

Замечания: полная полоса пропускания и равномерность АЧХ в этом случае — самые серьезные моменты, на которые необходимо обратить внимание. К тому же, следует принять во внимание физический размер головки-браузера и зависящую от этого возможность подключиться к тому или иному сигналу, удобство или неудобство изменения расстояния между наконечниками. Настоятельно рекомендуется попробовать различные существующие на рынке решения на базе головок-браузеров, прежде чем приобретать их. Не все они одинаковы.

Дифференциальная головка пробника с соединителем SMA

Этот тип головки пробника (рис. 2) используется со встроенными в тестируемое устройство дифференциальными парами с соединителем SMA.

Преимущества: головка обеспечивает надежное и легко устанавливаемое повторное соединение с дифференциальной сигнальной парой. Она предлагает самый широкий и гибкий диапазон между каждой стороной пары сигналов. Ей требуется только один канал измерительного прибора для измерения дифференциальной пары.

Недостатки: не все тестируемые устройства могут предоставить достаточное свободное место и позволить с ценовой точки зрения разместить SMA-соединители. Если даже пространство и бюджет достаточны, часто очень сложно предусмотреть заранее, какие нужно измерять сигналы и где выполнять подключение.

Замечание: полная полоса пропускания и равномерность АЧХ продолжают оставаться главными параметрами, на которые следует обращать внимание при выборе головок пробников этого типа. К тому же некоторые системы не имеют сменных головок пробников для поддержки этого типа соединения, и тогда требуется новый отдельный пробник. Это может увеличить стоимость системы пробников в 5–10 раз, а потому следует обращать внимание на данную характеристику.

Использование пробников с полосой пропускания до 13 ГГц часто становится определяющим параметром измерительного решения, которое применяется в сферах сверхширокополосных коммуникаций, сверхскоростных последовательных шин, электроники для аэрокосмической и оборонной отраслей, а также для передовых научных разработок. Теперь новое поколение сверхскоростных активных пробников способно поддерживать такие применения. И хорошо информированные разработчики могут получить максимальную выгоду, используя различные решения, представленные на рынке.